研華工控機的架構設計分析：初的工控機其實(shí)從性能上來(lái)說(shuō)只能算是一臺優(yōu)質(zhì)量的PC產(chǎn)品，不過(guò)隨著(zhù)國內IT技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展變化，工控機架構有了本質(zhì)上的變化，現在流行的工控機架構是底板加插卡的架構。這種架構主要有如下的優(yōu)點(diǎn)：
　　維護時(shí)間減少：
　　隨著(zhù)工控機被大量用于工業(yè)現場(chǎng)，基于母板的系統是不靈活的，為了修復或更新系統需要更換整個(gè)母板。更換母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和電纜都拔掉。這就導致修復或更新時(shí)系統停機時(shí)間增加，這在工控現場(chǎng)是不可接受的。
　　因此工程師們想到另外一個(gè)方法，取消母板架構，而把核心的CPU處理單元做在一張插卡上，其它的擴展界面則做在底板上，底板是由一些連接器和無(wú)源器件組成的。這種結構使得系統更新和修復簡(jiǎn)單而且停機時(shí)間少。這種設計理念影響了整個(gè)工控機的發(fā)展�，F在我們研華的PC104總線(xiàn)技術(shù)的嵌入式小板也和這種理念有異曲同工之妙。
　　研華款BP架構的產(chǎn)品出現在1991年，早期由于沒(méi)有PCI總線(xiàn)，該款產(chǎn)品是基于ISA總線(xiàn)的。后來(lái)PCI總線(xiàn)技術(shù)成為PC技術(shù)的主流時(shí)，1994年，PICMG組織及時(shí)在無(wú)源底板結構中導入了PCI技術(shù)，制定了基于ISA/PCI技術(shù)的PICMG1.0標準。

　PICMG1.0標準

　　佳的擴展性
　　PICMG1.0標準除了上文所闡述的系統更新和修復時(shí)間短的主要優(yōu)點(diǎn)外，還存在另外一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：具有佳的擴展性。
　　工業(yè)現場(chǎng)使用工控機做控制核心，會(huì )接上多種擴展卡，擴展卡以早期的ISA卡、主流PCI卡為主，比如我們研華IAG部門(mén)的多種采集卡和測量卡。而視用戶(hù)需求，所使用的ISA、PCI槽也不同。舉例來(lái)說(shuō)，某些傳統的數控機床廠(chǎng)家，為保障其早期在ISA技術(shù)上的投資，會(huì )采用傳統的ISA控制卡為主。而一些從事視頻監控的廠(chǎng)家，由于ISA帶寬根本無(wú)法滿(mǎn)足苛刻的視頻帶寬需要，必然要采用PCI視頻捕捉卡，但是也許會(huì )同時(shí)選擇幾個(gè)ISA界面的IO卡配合攝像頭云臺使用。因此用戶(hù)對ISA和PCI插槽的需求多種多樣。
　　傳統的商用母板上PCI、ISA數量固定，早期主板由于面積所顯，一般僅提供3個(gè)PCI，3個(gè)ISA槽，后來(lái)ISA在民用市場(chǎng)面臨淘汰，因此諸多商用主板廠(chǎng)商基于成本考量，取消ISA槽，或僅提供一個(gè)ISA槽。因此對于工控用戶(hù)的多樣性，商規主板提供的槽數難免捉襟見(jiàn)肘。PICMG1.0無(wú)源底板標準高可提供20槽，所提供的ISA、PCI數量也可根據用戶(hù)需求隨意調整。

　　好的散熱特性
　　此外采用PICMG1.0架構也有助于整體系統的散熱，系統的風(fēng)流圖如下：

4U工業(yè)機箱的散熱設計

商用PC的散熱風(fēng)道設計

　　當然，底板加插卡的物理架構還有一些缺陷，例如，金手指處容易氧化，槽部位容易在振動(dòng)的情況下松動(dòng)，因此不太適應那些具有腐蝕性和振動(dòng)性的環(huán)境下。對于這些情況，業(yè)界推出了基于PICMG2.0規范的CompactPCI技術(shù)，但由于價(jià)格、開(kāi)發(fā)難度等因素，CompactPCI在一段時(shí)期內較難進(jìn)入主流市場(chǎng)。因此研華針對這種情況推出的工業(yè)母板系列作為補充（后文會(huì )來(lái)探討工業(yè)母板的市場(chǎng)）。